JPH10293249A - 眼視光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の眼視光学系のように２枚以上のガラス
レンズを用いると、対物レンズ系にかかるコストが大き
く、眼視光学系全体の製造コストが高くなるという問題
がある。 【解決手段】 対物レンズ系１０が単一の樹脂レンズ１
１により構成される。樹脂レンズ１１の物体側面１１ａ
は球面収差補正機能を持つ非球面、接眼レンズ側の面１
１ｂが屈折パワーを持たない面であり、この接眼レンズ
系側の面に色収差補正機能を持つ回折面が形成されてい
る。正立光学系２０はプリズム２１，２２から構成さ
れ、接眼レンズ系３０は貼り合わせの第１レンズ３１と
第２レンズ３２とから構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、望遠鏡、双眼鏡
のような肉眼による観察を目的とした眼視光学系に関
し、特に、色収差が補正された眼視光学系に関する。

【０００２】

【従来の技術】遠方の物体を拡大して観察する望遠鏡等
の眼視光学系は、対物レンズ系と接眼レンズ系とから構
成される。この種の画角が狭い眼視光学系の対物レンズ
は、球面収差、コマ収差、色収差の３収差が補正されれ
ば十分な性能が得られる。球面収差、コマ収差は非球面
を用いれば一枚の屈折レンズでも補正可能であるが、色
収差は一枚の屈折レンズでは補正できない。また、接眼
レンズ系はマージナル光線の入射高さが低いため、対物
レンズ系で発生した軸上色収差を接眼レンズ系により補
正することはできない。そこで、従来の眼視光学系の対
物レンズ系は、２枚以上のガラスレンズを組み合わせる
ことにより上記の３収差を補正するよう構成されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の眼視光学系のように２枚以上のガラスレンズを用
いると、対物レンズ系にかかるコストが大きく、眼視光
学系全体の製造コストが高くなるという問題がある。

【０００４】この発明は、上述した従来技術の課題に鑑
みてなされたものであり、球面収差、コマ収差、色収差
が十分に補正され、かつ、低コストで製造可能な眼視光
学系を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる眼視光
学系は、上記の目的を達成させるため、対物レンズ系の
１面に色収差補正機能を持つ回折面を設けると共に、対
物レンズ系の１面に球面収差補正機能を持つ非球面を形
成したことを特徴とする。すなわち、この発明にかかる
眼視光学系は、１枚若しくは２枚のレンズにより構成さ
れる対物レンズ系と、この対物レンズ系を透過した光束
を眼に導く接眼レンズ系とを備え、対物レンズ系を構成
するレンズのいずれか１面を色収差補正機能を有する位
相型の回折面として形成し、かつ、対物レンズ系を構成
するレンズの少なくとも１面を球面収差補正作用を持つ
非球面としたことを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる眼視光学
系の実施形態を説明する。上述のように、この発明の眼
視光学系は、１枚あるいは２枚のレンズから構成される
対物レンズ系の１面に色収差補正機能を持つ回折面を設
けると共に、対物レンズ系の１面に球面収差補正機能を
持つ非球面を形成したことを特徴としている。

【０００７】対物レンズ系を構成するレンズは、樹脂レ
ンズ、ガラスレンズのいずれであってもよい。回折面
は、樹脂レンズ、ガラスレンズのいずれに形成すること
もできる。樹脂レンズに回折面を形成する場合には、型
の加工が容易であること、成型時の温度が比較的低いた
めに型の耐久性が高いことから、製造コストを抑えるこ
とができる。ガラスレンズに回折面を形成する場合に
は、硬度が高いためにキズがつきにくく、高温でのコー
トが可能である等の利点がある。非球面は、正のパワー
を持つ対物レンズ系の球面収差を補正する作用を持たせ
るため、光軸から離れるにしたがって正のパワーが弱く
なるよう、すなわち、凸面で形成される場合には周辺部
で厚みが球面の場合より増すような形状となる。非球面
と回折面とを設けることにより、単レンズによっても眼
視光学系の対物レンズ系に求められる性能(収差レベル
等)を満たすことができる。

【０００８】また、対物レンズ系が単レンズで構成され
る場合、その物体側の曲率半径ｒaと接眼レンズ系側の
曲率半径ｒbとが以下の条件(１)を満たすことが望まし
い。 |ｒb|／|ｒa| ＞ ４ …(１) この条件を満たすことにより、単レンズでコマ収差を補
正することができる。

【０００９】一方、対物レンズ系が、樹脂レンズとガラ
スレンズとの２枚のレンズから構成される場合には、回
折面は樹脂レンズ上に形成される。この場合、ガラスレ
ンズを物体側に配置すると、このガラスレンズをカバー
ガラスとして比較的硬度が小さい樹脂レンズを外部から
の衝撃に対して保護することができると共に、ガラスレ
ンズより内側の光学系の内部を気密に保つことができ、
湿度の変化による樹脂レンズの屈折率分布の変化を防ぐ
ことができる。対物レンズ系が、単一の樹脂レンズで構
成される場合や、ガラスレンズの物体側に樹脂レンズが
配置される場合には、樹脂レンズを低吸湿性の樹脂によ
り形成することが望ましい。

【００１０】また、対物レンズ系が上記のように２枚の
レンズで構成される場合、温度等の変化による影響を受
けにくいガラスレンズに正のパワーを持たせ、樹脂レン
ズには収差補正機能のみを負担させるようにすれば環境
の変化に対する性能の変化を小さくすることができる。
この場合、コマ収差を補正するため、ガラスレンズの物
体側の曲率半径ｒaと接眼レンズ系側の曲率半径ｒbとが
上記の条件(１)を満たすことが望ましい。

【００１１】特に樹脂レンズを最も物体側に配置する場
合には、物体側のレンズ面にキズがつくのを防ぐため、
ハードコート等の膜厚の厚いコーティング層が設けられ
る場合がある。しかし、最も物体側の面に位相型の回折
面が設けられると、コーティング層により回折面の段差
が埋まり、回折面が設計通りの機能を発揮できずに不要
回折光が発生し、像のコントラストが低下するおれがあ
る。したがって、位相型の回折面は、最も物体側の面以
外のレンズ面上に形成されることが望ましい。

【００１２】さらに、回折面は、光軸に垂直な平面状の
輪帯を光軸を中心に同心で複数形成して構成すると、回
折面を設計通りに正確に作成することができる。モール
ドで回折面を持つレンズを形成する場合、成形の際の型
の加工精度がレンズ上に形成される回折面の精度を決定
づけることとなる。成形型は、旋盤を用いて切削加工さ
れるが、切削に用いられるバイトの先端形状により加工
精度に差が生じる。

【００１３】回折面が光軸に対して垂直でない面により
構成される場合、先端がきわめて小さいバイトを用い
て、いわば点接触で型の面を形成してゆく必要がある。
ただし、型との接触面積が小さい場合、加工が進むにつ
れてバイトの先端が磨耗しやすく、設計値通りの加工が
できない可能性が高い。特に、輪帯間の段差部分のコー
ナーの形状が丸みを帯び、これが回折面に転写されて使
用されると回折効率の低下の原因となる。

【００１４】これに対して、輪帯が光軸に垂直な平面に
より構成される場合には、平面のエッジを持つバイトに
より、いわば面接触によって面を形成することができ
る。ダイヤモンドバイトの平面は結晶構造による平面で
あるため、非常に精度が高く、かつ、接触面積が大きい
ために磨耗も比較的少なく、設計値通りの形状を正確に
加工することができる。したがって、回折効率を高める
ためには、光軸に対して垂直な平面により各輪帯が形成
されるような回折面を用いることが望ましい。

【００１５】回折面を各輪帯が光軸に対して垂直な面を
持つよう形成する場合、回折面が平行光束中に配置され
ることを前提とすると、光軸上の位相付加量を０とした
ときの光軸からの距離ｈの点の位相関数の値をφ(ｈ)、
光軸からの距離ｈの点が属する輪帯の光軸から数えた番
号をＮ(ｈ)としたときに、回折面は以下の式(２)、(３)
により規定される。INT(ｘ)は、ｘの整数部分を求める
関数である。 Ｎ(ｈ)＝INT(φ(ｈ)／２π ＋ Ｃ) …(２) ΔＮ＝ｔ×Ｎ(ｈ) …(３) ただし、Ｃは０から１の間の値をとる定数、ΔＮは光軸
上の面位置を基準としたときのＮ番目の輪帯の光軸方向
の距離、ｔは隣接する輪帯間の光軸方向の段差である。

【００１６】回折面が集束光中に配置される場合、ある
いはある程度の画角がある場合には、平面輪帯群で回折
効率を最大にするよう輪帯をブレーズ化するためには、
以下の式(３')のようにｉ＝１〜Ｎに対する段差ｔiの総
和としてΔＮを決める必要がある。 ΔＮ＝Σｔi …(３') ただし、ｔiは第ｉ輪帯と第ｉ−１輪帯の間の光軸方向
の段差であり、以下の式で定められる。 ｔi＝λ／(-ｎ0・cosθi ＋ ｎ1・cosθi') ただし、ｎ0は輪帯構造に入射する手前の媒質の屈折
率、θiは第ｉ輪帯と第ｉ−１輪帯の間の段差近傍への
輪帯構造への入射光線が光軸に垂直な平面に対してなす
入射角度、ｎ1は輪帯構造を構成する媒質の屈折率、θ
i'は第ｉ輪帯と第ｉ−１輪帯の間の段差近傍への輪帯構
造へθiの入射角度で入射した光線が光軸に垂直な平面
に対してなす屈折角度である。

【００１７】なお、後述する実施例のように対物レンズ
のＦナンバーが大きく、画角が狭い光学系に用いる場合
には、入射角度による段差の変化を与えず、ｔiを一定
の値としてもよい。この場合、段差の誤差による損失
は、波長による回折効率の低下と比較すると僅かであ
り、無視できる程度である。後述の実施例１の値を例に
とると、ブレーズ波長585nmでｎ0=1.49189、ｎ1=1.000
0、最も光軸に近い輪帯境界近傍への入射角度0.41゜、
屈折角度0.61゜で、ｔ1=1.1893μｍとなるのに対し、最
も光軸から遠い輪帯境界近傍への入射角度5.9゜、屈折
角度8.8゜で、ｔmax＝1.1799μｍとなり、段差の違いは
0.8%程度である。このため、最も光軸に近い段差の値ｔ
1を前記の式(３)で求められるｔとしても、最外周での
段差の誤差は0.1μｍになるのみである。この誤差はλ/
10程度の球面収差を発生させるが、屈折面の加工誤差に
より発生する収差と比較すれば十分に小さく、無視する
ことができる。

【００１８】回折面は、隣接する輪帯間の光軸方向の段
差をｔ、回折面が形成されたレンズの屈折率をｎとし
て、以下の条件(４)を満たすことが望ましく、より厳密
には条件(５)を満たすことが望ましい。 0.0005 ＜ |ｔ(ｎ−１)| ＜ 0.0006 …(４) 0.00054 ＜ |ｔ(ｎ−１)| ＜ 0.00057 …(５)

【００１９】回折面の回折効率は、設計中心波長をピー
クとする山形の分布をとるため、眼視光学系として光を
有効に利用するためには、比視感度が高い波長を回折効
率がピークとなる波長(ブレーズ波長)に合わせることが
望ましい。上記の条件(４)はブレーズ波長を500nm〜600
nmの範囲に定めること、条件(５)は540nm〜570nmの範囲
に定めることを規定している。ＣＩＥの標準比視感度に
よると、明所視の比視感度は555nmでピーク値をとり、
暗所視の比視感度は507nmでピーク値をとる。そこで、
上記の条件(４)を満たす範囲で設計中心波長を定めれ
ば、比視感度の高い波長領域の回折効率を高めることが
できる。さらに、条件(５)を満たす場合には、特に明所
視での比視感度の高い波長領域の回折効率を高めること
ができる。

【００２０】しかし、回折効率のピークを比視感度と一
致させたとしても、比視感度の低い波長域で強度が強く
なるような波長特性を持つ光源で照明した場合には、観
察者に対してフレアー感を与える場合がある。このよう
な場合、比視感度曲線の短波長側、長波長側のいずれか
一方、あるいは両方の端部の波長をカットするようなバ
ンドパスフィルターを設ければ、フレアー感を減少させ
ることができる。

【００２１】眼視光学系を蛍光灯の照明下で用いる場
合、蛍光灯の短波長側の発光ピークである436nmの波長
の光によるフレアーが特に問題となる。ブレーズ波長を
436nmに近づければフレアーは減少するが比視感度の高
い波長の光に対する回折光率が低下する。したがって、
436nmのフレアーを避けるためには、バンドパスフィル
ターに440nm程度以下の波長をカットする特性を持たせ
る必要がある。このとき、ブレーズ波長を比視感度のピ
ーク波長より長波長側の例えば560nm〜590nmに設定して
赤色側の回折効率を高めてバランスをとることが望まし
い。なお、436nmより短波長側では比視感度が低く、か
つ、蛍光灯の発光強度もピーク波長における強度と比較
して著しく低下するため、436nmより短波長側ではフィ
ルターの透過率が高くとも問題なく、比較的安価なフィ
ルターを用いることができる。

【００２２】一方、白熱電灯のようにスペクトル分布が
比視感度のピーク波長に対して長波長側に偏る光源によ
る照明下で眼視光学系を利用する場合には、ブレーズ波
長を比視感度のピーク波長より長波長側の例えば560nm
〜590nmに設定して赤色側の回折効率を高めることが好
ましい。

【００２３】これに対して、太陽光のようなスペクトル
分布が特定の波長に偏らない光の下で眼視光学系を利用
する場合には、ブレーズ波長を比視感度のピーク波長に
近い540nm〜570nmに設定すると共に、約660nmより長波
長側の光をカットするフィルターを用いれば、カラーバ
ランスを崩さずにフレアー感を抑えることができる。

【００２４】なお、バンドパスフィルターは、レンズと
独立した素子として設けてもよいが、レンズの一面にコ
ーティングとして形成してもよいし、レンズの材質の吸
収特性を利用してもよい。

【００２５】

【実施例】次に、上述した実施形態に基づく具体的な実
施例を７例提示する。実施例１〜４は対物レンズ系が単
一の樹脂レンズで構成される例、実施例５、６は対物レ
ンズ系が樹脂レンズとガラスレンズとの２枚のレンズで
構成される例であり、実施例１〜６は共通の正立光学系
および接眼レンズ系を用いている。実施例７は、対物レ
ンズ系、接眼レンズ系がそれぞれ１枚づつのレンズで構
成されるガリレオタイプの光学系である。

【００２６】

【実施例１】図１は、実施例１にかかる眼視光学系のレ
ンズ構成を示す。実施例１の光学系は、対物レンズ系１
０が単一の樹脂レンズ１１により構成される。樹脂レン
ズ１１の物体側面１１ａは球面収差補正機能を持つ非球
面、接眼レンズ側の面１１ｂには色収差補正機能を持つ
回折面が形成されている。この接眼レンズ側の面１１ｂ
は、波長585nmで負の屈折パワーと正の回折パワーとが
打ち消し合い、全体としてパワーを持たない面として設
計されている。実施例１の光学系の具体的な数値構成は
表１に示されている。表中、面番号１、２が対物レンズ
系１０、面番号３〜６は正立光学系２０を構成するプリ
ズム(図１中では展開して示されている)２１，２２、面
番号７〜９が接眼レンズ系３０を構成する貼り合わせの
第１レンズ３１、面番号１０，１１が接眼レンズ系３０
の第２レンズ３２を示す。また、表中の記号ＥＲはアイ
リングの直径、Ｂは射出光線が光軸に対してなす角度、
ωは半画角、ｒはレンズ各面の曲率半径、ｄはレンズ厚
またはレンズ間隔、ｎeは各レンズのｅ線(546nm)での屈
折率、νは各レンズのアッベ数、ｎdは各レンズのｄ線
(588nm)での屈折率である。

【００２７】また、実施例１では、上記のように対物レ
ンズ系の最も物体側となる第１面が回転対称な非球面、
第２面が回折面で構成されている。非球面は、光軸から
の高さがＹとなる非球面上の座標点の非球面の光軸上で
の接平面からの距離(サグ量)をＸ、非球面の光軸上での
曲率(1/r)をＣ、円錐係数をＫ、４次、６次の非球面係
数をＡ4，Ａ6，Ａ8として、以下の式(６)で表される。 Ｘ＝ＣＹ²/(１+√(１-(１+Ｋ)Ｃ²Ｙ²))+Ａ4Ｙ⁴+Ａ6Ｙ⁶+Ａ8Ｙ⁸…(６)

【００２８】なお、実施例１〜６では、接眼レンズ系の
最も物体側の面(実施例１〜４では面番号７、実施例
５，６では面番号９)も回転対称な非球面として構成さ
れている。表１における非球面の曲率半径は光軸上の曲
率半径であり、これらの面の円錐係数、非球面係数は表
２に示される。さらに、回折面は、光軸からの距離ｈの
点の位相関数φ(ｈ)の値により規定され、これを(２)、
(３)式に代入することにより具体的な形状が定められ
る。実施例では、(２)式中の定数Ｃの値は０．５であ
る。表１における回折面の曲率半径は巨視的形状の曲率
半径であり、位相関数φ(ｈ)の値は表２に示される。こ
こでは、２次の項の係数が正の場合に回折面が正のパワ
ーを持つものとして位相関数の値を規定している。

【００２９】

【表１】 ER=3.0mm B=27.6゜ ω=3.6゜ 面番号 ｒ ｄ ｎe ν ｎd 1 51.813 5.00 1.49379 57.4 1.49176 非球面 2 950.000 38.82 回折面 3 ∞ 34.00 1.57124 56.3 1.56883 4 ∞ 2.00 5 ∞ 30.00 1.57124 56.3 1.56883 6 ∞ 26.38 7 35.000 2.00 1.59008 29.9 1.58547 非球面 8 10.447 7.50 1.49379 57.4 1.49176 9 -18.000 0.40 10 15.600 4.70 1.48915 70.2 1.48749 11 -29.989

【００３０】

【表２】 面番号 Ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8 1 0.0000 -0.5000×10^-6 0.0000 0.0000 7 0.0000 -0.1300×10^-3 0.6000×10^-6 0.0000 位相関数 φ(ｈ)＝０．４４２２×２πｈ² (rad.)

【００３１】実施例１の構成では、|ｒb|／|ｒa|＝18.3
となり、前述の条件(１)を満たす。また、回折面の設計
中心波長(ブレーズ波長)は585nmであり、輪帯構造は光
軸に垂直な平面を持つ輪帯群として形成されると共に、
前述の条件(４)を満たす。実施例１は長波長側のフレア
ーを抑えた設計であり、短波長側の光をカットするフィ
ルターと併用することが望ましい。図２は、実施例１の
眼視光学系の諸収差を示し、(Ａ)はｅ線、ｇ線、Ｃ線に
おける球面収差、(Ｂ)はｅ線、ｇ線、Ｃ線における倍率
色収差、(Ｃ)は非点収差(S:サジタル、M:メリディオナ
ル)を示す。収差量を示す横軸の単位は(Ａ)(Ｃ)につい
てはディオプター、(Ｂ)については度(deg.)である。

【００３２】図３は、比較のため、実施例１の眼視光学
系の回折面を平面に置き換えた場合の諸収差図である。
図３(Ａ)の球面収差の横軸のスケールは図２(Ａ)のスケ
ールの１０倍となっている。図２と図３とを比較する
と、軸上の色収差、倍率色収差が共に回折面の作用によ
り補正されていることが理解できる。

【００３３】

【実施例２】図４は、実施例２にかかる眼視光学系のレ
ンズ構成を示す。実施例２の光学系は、対物レンズ系１
０が低吸湿性樹脂で成形された単一の樹脂レンズ１２に
より構成される。樹脂レンズ１２の物体側面１２ａは球
面収差補正機能を持つ非球面、接眼レンズ側の面１１ｂ
が屈折パワーを持たない面であり、この接眼レンズ系側
の面に色収差補正機能を持つ回折面が形成されている。
正立光学系２０、接眼レンズ系３０の構成は実施例１と
同一である。実施例２の光学系の具体的な数値構成は表
３に示されている。

【００３４】また、実施例２では、第１面、第７面が回
転対称な非球面、第２面が回折面で構成されている。非
球面の面の円錐係数、非球面係数、および、回折面を規
定する位相関数φ(ｈ)の値は表４に示される。図５は、
実施例２の光学系の諸収差を示す。実施例２の構成で
は、|ｒb|／|ｒa|＝15.4となり、前述の条件(１)を満た
す。また、回折面の設計中心波長は560nmであり、前述
の条件(４)、(５)を共に満たす。実施例２の各輪帯面は
実施例１のような平面ではなく曲面である。

【００３５】

【表３】 ER=3.0mm B=27.6゜ ω=3.6゜ 面番号 ｒ ｄ ｎe ν ｎd 1 55.172 5.00 1.52770 52.0 非球面 2 850.000 38.89 回折面 3 ∞ 34.00 1.57124 56.3 1.56883 4 ∞ 2.00 5 ∞ 30.00 1.57124 56.3 1.56883 6 ∞ 26.38 7 35.000 2.00 1.59008 29.9 1.58547 非球面 8 10.447 7.50 1.49379 57.4 1.49176 9 -18.000 0.40 10 15.600 4.70 1.48915 70.2 1.48749 11 -29.989

【００３６】

【表４】 面番号 Ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8 1 0.0000 -0.4200×10^-6 0.0000 0.0000 7 0.0000 -0.1300×10^-3 0.6000×10^-6 0.0000 位相関数 φ(ｈ)＝０．４９８０×２πｈ² (rad.)

【００３７】

【実施例３】図６は、実施例３にかかる眼視光学系のレ
ンズ構成を示す。実施例３の光学系は、対物レンズ系１
０が単一の樹脂レンズ１３により構成される。樹脂レン
ズ１３の物体側面１３ａは球面収差補正機能を持つ非球
面、接眼レンズ側の面１３ｂが屈折パワーを持たない面
であり、この接眼レンズ系側の面に色収差補正機能を持
つ回折面が形成されている。正立光学系２０、接眼レン
ズ系３０の構成は実施例１と同一である。実施例３の光
学系の具体的な数値構成は表５に示されている。

【００３８】また、実施例３では、第１面、第７面が回
転対称な非球面、第２面が回折面で構成されている。非
球面の面の円錐係数、非球面係数、および、回折面を規
定する位相関数φ(ｈ)の値は表６に示される。図７は、
実施例３の光学系の諸収差を示す。実施例３の構成で
は、|ｒb|／|ｒa|＝23.2となり、前述の条件(１)を満た
す。また、回折面の設計中心波長は560nmであり、前述
の条件(４)、(５)を共に満たす。実施例３の各輪帯面も
実施例１のような平面ではなく曲面である。

【００３９】

【表５】 ER=3.0mm B=27.6゜ ω=3.6゜ 面番号 ｒ ｄ ｎe ν ｎd 1 57.000 5.00 1.49379 57.4 1.49176 非球面 2 -1320.000 39.13 回折面 3 ∞ 34.00 1.57124 56.3 1.56883 4 ∞ 2.00 5 ∞ 30.00 1.57124 56.3 1.56883 6 ∞ 26.38 7 35.000 2.00 1.59008 29.9 1.58547 非球面 8 10.447 7.50 1.49379 57.4 1.49176 9 -18.000 0.40 10 15.600 4.70 1.48915 70.2 1.48749 11 -29.989

【００４０】

【表６】 面番号 Ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8 1 0.0000 -0.4600×10^-6 0.0000 0.0000 7 0.0000 -0.1300×10^-3 0.6000×10^-6 0.0000 位相関数 φ(ｈ)＝０．４４１６×２πｈ² (rad.)

【００４１】

【実施例４】図８は、実施例４にかかる眼視光学系のレ
ンズ構成を示す。実施例４の光学系は、対物レンズ系１
０が単一の樹脂レンズ１４により構成される。樹脂レン
ズ１３の物体側面１３ａは球面収差補正機能を持つ非球
面上に色収差補正機能を持つ回折面が形成されて構成さ
れており、接眼レンズ側の面１３ｂは球面として形成さ
れている。正立光学系２０、接眼レンズ系３０の構成は
実施例１と同一である。実施例４の光学系の具体的な数
値構成は表７に示されている。

【００４２】また、実施例４の第１面は、非球面のベー
スカーブ上に回折面が形成されて構成されている。非球
面の面の円錐係数、非球面係数、および、回折面を規定
する位相関数φ(ｈ)の値は表８に示される。図９は、実
施例４の光学系の諸収差を示す。実施例４の構成では、
|ｒb|／|ｒa|＝8.9となり、前述の条件(１)を満たす。
また、回折面の設計中心波長は560nmであり、前述の条
件(４)、(５)を共に満たす。なお、実施例４の各輪帯面
も実施例１のような平面ではなく曲面である。

【００４３】

【表７】 ER=3.0mm B=27.6゜ ω=3.6゜ 面番号 ｒ ｄ ｎe ν ｎd 1 60.320 5.00 1.49379 57.4 1.49176 非球面、回折面 2 -536.573 39.13 3 ∞ 34.00 1.57124 56.3 1.56883 4 ∞ 2.00 5 ∞ 30.00 1.57124 56.3 1.56883 6 ∞ 26.38 7 35.000 2.00 1.59008 29.9 1.58547 非球面 8 10.447 7.50 1.49379 57.4 1.49176 9 -18.000 0.40 10 15.600 4.70 1.48915 70.2 1.48749 11 -29.989

【００４４】

【表８】 面番号 Ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8 1 0.0000 -0.4600×10^-6 0.0000 0.0000 7 0.0000 -0.1300×10^-3 0.6000×10^-6 0.0000 位相関数 φ(ｈ)＝２π(0.3830×ｈ²＋2.933×10^-5×ｈ⁴) (rad.)

【００４５】

【実施例５】図１０は、実施例５にかかる眼視光学系の
レンズ構成を示す。実施例５の光学系は、対物レンズ系
１０が物体側からガラスレンズ１５と、樹脂レンズ１６
とが配列して構成される。ガラスレンズ１５は、両凸の
球面レンズであり、対物レンズ系１０の正のパワーの殆
どはこのガラスレンズ１５が負担している。樹脂レンズ
１６の物体側面１６ａは球面収差補正機能のみを持つ非
球面であり、接眼レンズ側の面１６ｂには色収差補正機
能の持つ回折面が形成されている。この接眼レンズ側の
面１６ｂは、波長560nmで負の屈折パワーと正の回折パ
ワーとが打ち消し合い、全体としてパワーを持たない面
として設計されている。正立光学系２０、接眼レンズ系
３０の構成は実施例１と同一である。実施例５の光学系
の具体的な数値構成は表９に示されている。

【００４６】また、実施例５では、第３面、第９面が回
転対称な非球面、第４面が回折面で構成されている。非
球面の面の円錐係数、非球面係数、および、回折面を規
定する位相関数φ(ｈ)の値は表１０に示される。図１１
は、実施例５の光学系の諸収差を示す。実施例５の構成
では、|ｒb|／|ｒa|＝9.4となり、前述の条件(１)を満
たす。さらに、回折面の設計中心波長は560nmであり、
輪帯構造は光軸に垂直な平面を持つ輪帯群として形成さ
れると共に、前述の条件(４)、(５)を共に満たす。

【００４７】

【表９】 ER=3.0mm B=27.6゜ ω=3.6゜ 面番号 ｒ ｄ ｎe ν ｎd 1 60.000 5.00 1.51825 64.1 1.51633 2 -564.057 1.00 3 ∞ 4.00 1.49379 57.4 1.49176 非球面 4 1000.000 35.51 回折面 5 ∞ 34.00 1.57124 56.3 1.56883 6 ∞ 2.00 7 ∞ 30.00 1.57124 56.3 1.56883 8 ∞ 26.38 9 35.000 2.00 1.59008 29.9 1.58547 非球面 10 10.447 7.50 1.49379 57.4 1.49176 11 -18.000 0.40 12 15.600 4.70 1.48915 70.2 1.48749 13 -29.989

【００４８】

【表１０】 面番号 Ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8 3 0.0000 -0.5000×10^-6 0.0000 0.0000 9 0.0000 -0.1300×10^-3 0.6000×10^-6 0.0000 位相関数 φ(ｈ)＝０．４２０２×２πｈ² (rad.)

【００４９】図１２は、比較のため、実施例５の眼視光
学系の回折面を平面に置き換えた場合の諸収差図であ
る。図１２(Ａ)の球面収差の横軸のスケールは図１１
(Ａ)のスケールの１０倍となっている。図１１と図１２
とを比較すると、軸上の色収差、倍率色収差が共に回折
面の作用により補正されていることが理解できる。

【００５０】

【実施例６】図１３は、実施例６にかかる眼視光学系の
レンズ構成を示す。実施例６の光学系は、対物レンズ系
１０が物体側から樹脂レンズ１７と、ガラスレンズ１８
とが配列して構成される。ガラスレンズ１８は、両凸の
球面レンズであり、対物レンズ系１０の正のパワーの殆
どはこのガラスレンズ１５が負担している。樹脂レンズ
１７の物体側面１７ａは球面収差補正機能のみを持つ非
球面であり、接眼レンズ側の面１７ｂには色収差補正機
能の持つ回折面が形成されている。この接眼レンズ側の
面１７ｂは、波長585nmで負の屈折パワーと正の回折パ
ワーとが打ち消し合い、全体としてパワーを持たない面
として設計されている。正立光学系２０、接眼レンズ系
３０の構成は実施例１と同一である。実施例６の光学系
の具体的な数値構成は表１１に示されている。

【００５１】また、実施例６では、第１面、第９面が回
転対称な非球面、第２面が回折面で構成されている。非
球面の面の円錐係数、非球面係数、および、回折面を規
定する位相関数φ(ｈ)の値は表１２に示される。図１４
は、実施例６の光学系の諸収差を示す。実施例６の構成
では、|ｒb|／|ｒa|＝9.4となり、前述の条件(１)を満
たす。さらに、回折面の設計中心波長は585nmであり、
輪帯構造は光軸に垂直な平面を持つ輪帯群として形成さ
れると共に、前述の条件(４)、(５)を共に満たす。

【００５２】

【表１１】 ER=3.0mm B=27.6゜ ω=3.6゜ 面番号 ｒ ｄ ｎe ν ｎd 1 ∞ 5.00 1.49379 57.4 1.49176 非球面 2 1100.000 3.00 回折面 3 60.000 5.00 1.51825 64.1 1.51633 4 -564.057 39.19 5 ∞ 34.00 1.57124 56.3 1.56883 6 ∞ 2.00 7 ∞ 30.00 1.57124 56.3 1.56883 8 ∞ 26.38 9 35.000 2.00 1.59008 29.9 1.58547 非球面 10 10.447 7.50 1.49379 57.4 1.49176 11 -18.000 0.40 12 15.600 4.70 1.48915 70.2 1.48749 13 -29.989

【００５３】

【表１２】 面番号 Ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8 1 0.0000 -0.4500×10^-6 0.0000 0.0000 9 0.0000 -0.1300×10^-3 0.6000×10^-6 0.0000 位相関数 φ(ｈ)＝０．３８２０×２πｈ² (rad.)

【００５４】

【実施例７】図１５は、実施例７にかかる眼視光学系の
レンズ構成を示す。実施例７の光学系は、対物レンズ系
が単一の樹脂レンズ４１、接眼レンズ系が両凹のガラス
レンズ４２により構成される全体として２枚構成の光学
系である。樹脂レンズ４１の物体側面４１ａは球面収差
補正機能を持つ非球面であり、接眼レンズ側の面４１ｂ
には色収差補正機能の持つ回折面が形成されている。実
施例７の光学系の具体的な数値構成は表１３に示されて
いる。

【００５５】また、実施例７では、第１面が回転対称な
非球面、第２面が回折面で構成されている。非球面の面
の円錐係数、非球面係数、および、回折面を規定する位
相関数φ(ｈ)の値は表１４に示される。図１６は、実施
例７の光学系の諸収差を示す。実施例７の構成では、|
ｒb|／|ｒa|＝16.7となり、前述の条件(１)を満たす。
また、回折面の設計中心波長は555nmであり、前述の条
件(４)、(５)を共に満たす。

【００５６】

【表１３】 ER=7.8mm B=14.8゜ ω=6.0゜ 面番号 ｒ ｄ ｎe ν ｎd 1 33.000 9.00 1.49379 57.4 1.49176 非球面 2 -550.000 29.00 回折面 3 -30.000 2.00 1.51825 64.1 1.51633 4 22.023

【００５７】

【表１４】 面番号 Ｋ Ａ4 Ａ6 Ａ8 1 -0.300000 0.000000 0.000000 -0.17000×10^-11 位相関数 φ(ｈ)＝０．８２９１×２πｈ² (rad.)

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、眼視光学系の対物レンズを構成するレンズの一面に
色収差補正機能を有する回折面を形成すると共に、一面
を球面収差補正機能を有する非球面とすることにより、
１枚、または２枚という少ないレンズ枚数で、かつ、安
価な樹脂レンズを用いつつ、色収差、球面収差が良好に
補正された眼視光学系を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１にかかる眼視光学系のレ
ンズ配置を示すレンズ図である。

【図２】 実施例１の眼視光学系の(Ａ)球面収差、(Ｂ)
倍率色収差、(Ｃ)非点収差を示すグラフである。

【図３】 実施例１の眼視光学系から回折面を除いた比
較例の光学系の(Ａ)球面収差、(Ｂ)倍率色収差、(Ｃ)非
点収差を示すグラフである。

【図４】 この発明の実施例２にかかる眼視光学系のレ
ンズ配置を示すレンズ図である。

【図５】 実施例２の眼視光学系の(Ａ)球面収差、(Ｂ)
倍率色収差、(Ｃ)非点収差を示すグラフである。

【図６】 この発明の実施例３にかかる眼視光学系のレ
ンズ配置を示すレンズ図である。

【図７】 実施例３の眼視光学系の(Ａ)球面収差、(Ｂ)
倍率色収差、(Ｃ)非点収差を示すグラフである。

【図８】 この発明の実施例４にかかる眼視光学系のレ
ンズ配置を示すレンズ図である。

【図９】 実施例４の眼視光学系の(Ａ)球面収差、(Ｂ)
倍率色収差、(Ｃ)非点収差を示すグラフである。

【図１０】 この発明の実施例５にかかる眼視光学系の
レンズ配置を示すレンズ図である。

【図１１】 実施例５の眼視光学系の(Ａ)球面収差、
(Ｂ)倍率色収差、(Ｃ)非点収差を示すグラフである。

【図１２】 実施例５の眼視光学系から回折面を除いた
比較例の光学系の(Ａ)球面収差、(Ｂ)倍率色収差、(Ｃ)
非点収差を示すグラフである。

【図１３】 この発明の実施例６にかかる眼視光学系の
レンズ配置を示すレンズ図である。

【図１４】 実施例６の眼視光学系の(Ａ)球面収差、
(Ｂ)倍率色収差、(Ｃ)非点収差を示すグラフである。

【図１５】 この発明の実施例７にかかる眼視光学系の
レンズ配置を示すレンズ図である。

【図１６】 実施例７の眼視光学系の(Ａ)球面収差、
(Ｂ)倍率色収差、(Ｃ)非点収差を示すグラフである。

【符号の説明】 １０ 対物レンズ系 ２０ 正立光学系 ３０ 接眼レンズ系

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１０年４月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１２】

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １枚若しくは２枚のレンズにより構成さ
   れ正のパワーを持つ対物レンズ系と、該対物レンズ系を
   透過した光束を眼に導く接眼レンズ系とを備える眼視光
   学系において、 前記対物レンズ系を構成するレンズのいずれか１面が色
   収差補正機能を有する位相型の回折面として形成され、
   かつ、前記対物レンズ系を構成するレンズの少なくとも
   １面が球面収差補正作用を持つ非球面であることを特徴
   とする眼視光学系。
2. 【請求項２】 前記対物レンズ系は単一の樹脂レンズか
   ら構成されることを特徴とする請求項１に記載の眼視光
   学系。
3. 【請求項３】 前記対物レンズ系を構成する単レンズの
   物体側の曲率半径ｒaと接眼レンズ系側の曲率半径ｒbと
   が以下の条件(１)を満たすことを特徴とする請求項２に
   記載の眼視光学系。 |ｒb|／|ｒa| ＞ ４ …(１)
4. 【請求項４】 前記対物レンズ系を構成する単レンズの
   物体側の面が前記非球面であり、前記接眼レンズ系側の
   面が前記回折面であることを特徴とする請求項２に記載
   の眼視光学系。
5. 【請求項５】 前記樹脂レンズは低吸湿性の樹脂により
   形成されていることを特徴とする請求項２に記載の眼視
   光学系。
6. 【請求項６】 前記対物レンズ系は、樹脂レンズとガラ
   ス製の球面レンズとの２枚のレンズから構成され、前記
   回折面および前記非球面は前記樹脂レンズ上に形成され
   ていることを特徴とする請求項１に記載の眼視光学系。
7. 【請求項７】 前記対物レンズ系を構成するガラスレン
   ズの物体側の曲率半径ｒaと接眼レンズ系側の曲率半径
   ｒbとが以下の条件(１)を満たすことを特徴とする請求
   項６に記載の眼視光学系。 |ｒb|／|ｒa| ＞ ４ …(１)
8. 【請求項８】 前記回折面は、光軸に垂直な平面状の輪
   帯を光軸を中心に同心で複数形成して構成されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の眼視光学系。
9. 【請求項９】 前記回折面は、光軸上の位相付加量を０
   としたときの光軸からの距離ｈの点の位相関数の値をφ
   (ｈ)、光軸からの距離ｈの点が属する輪帯の光軸から数
   えた番号をＮ(ｈ)としたときに、以下の式(２)、(３)に
   より規定されることを特徴とする請求項８に記載の眼視
   光学系。 Ｎ(ｈ)＝INT(φ(ｈ)／２π ＋ Ｃ) …(２) ΔＮ＝ｔ×Ｎ(ｈ) …(３) ただし、 Ｃは０から１の間の値をとる定数、 ΔＮは光軸上の面位置を基準としたときのＮ番目の輪帯
   の光軸方向の距離、 ｔは隣接する輪帯間の光軸方向の段差である。
10. 【請求項１０】 前記回折面は、隣接する輪帯間の光軸
    方向の段差をｔ、前記回折面が形成されたレンズの屈折
    率をｎとして、以下の条件を満たすことを特徴とする請
    求項１に記載の眼視光学系。 0.0005 ＜ |ｔ(ｎ−１)| ＜ 0.0006 …(４)
11. 【請求項１１】 前記回折面は、隣接する輪帯間の光軸
    方向の段差をｔ、前記回折面が形成されたレンズの屈折
    率をｎとして、以下の条件を満たすことを特徴とする請
    求項１に記載の眼視光学系。 0.00054 ＜ |ｔ(ｎ−１)| ＜ 0.00057 …(５)
12. 【請求項１２】 前記回折面の回折効率が低下する領域
    の波長の光を遮断するバンドパスフィルターが設けられ
    ていることを特徴とする請求項１に記載の眼視光学系。
13. 【請求項１３】 請求項１から１２のいずれかの眼視光
    学系に用いられる眼視光学系用の対物レンズ系。